CN112654226A

CN112654226A - 无箔式元件供给

Info

Publication number: CN112654226A
Application number: CN202010987416.2A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·布拉赫曼; 杜·奎恩·黄; 克里斯蒂安·柯尼希; 费迪南德·米哈尔克; 菲利普·米滕多夫; 弗朗西斯科·姆布里亚; 菲利普·威特米斯
Original assignee: ASM Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: DE102019127299A1; CN112654226B

Abstract

本发明包括带凹坑的元件带的元件存储卷盘通过使用元件带本身的相邻部分来封闭凹坑而避免了对箔盖的需求。可以设置偏置机构以确保可靠地封闭凹坑。

Description

无箔式元件供给

技术领域

本发明涉及一种用于存储多个元件的元件存储卷盘、元件供给系统、元件仓模块、元件供给器、贴装机以及将元件供给到贴装机的方法。

背景技术

本发明总体上涉及在所谓的表面贴装技术（SMT）工艺中为诸如印刷电路板（PCB）、基底或工件等的元件载体装配电子元件的技术领域。用于小型电子元件的最常见封装使用带，有时也称为“皮带”。这些带是纸皮带或塑料皮带，上面打有小凹坑，通过“深拉伸”引入或以其他方式并入。在每个凹坑中设置有一个元件，但是如果所使用的拾取设备能够选择多个元件之一，则能够在一个凹坑中设置多于一个的元件。凹坑被称为“箔”的塑料膜所封闭，该塑料膜粘合在带的上表面。如此保护该元件免受灰尘或其他污染物的侵入以及防止从带中掉落。为了节省空间以便于运输，通常带通过卷绕在线轴上而形成卷盘。带被馈送入贴装机用于加工。典型地，带卷盘可以放置在供给器模块中，供给器模块包括：用于向前驱动带的驱动器件，例如与沿带的长度方向设置的与孔接合的电动机驱动式销轮；以及拾取区或窗口，拾取区或窗口允许对元件的访问，供给器模块能够可拆卸地插入到贴装机中。这种元件带的示例例如DE102016108668中描述的，在图1中示出。如图所示，元件带1为细长形式，包括沿其长度方向排列的线性阵列的凹坑2，用于将元件（未示出）保持在其中。凹坑阵列由箔条带3封闭，箔条带3通过粘合剂线4附接至带1的上表面。沿带1的长度在凹坑阵列旁边布置有多个孔5，用于与驱动用销轮（未显示）接合。

最近，已经提出了一种仓系统，其中将卷盘放置在无源仓模块中，无源仓模块可以方便地是相对便宜的具有限定形状的塑料容器或包封件，可以由机器人容易地保持，可以将其装载在中央填充站，随后插入到供给器中。作为替代，如果贴装机本身设置有带驱动机构，则仓模块能够直接插入贴装机中。

但是，这种已知的封装关联有各种问题。从带去除箔在技术上是非常苛刻的。必须在带的开头处将箔拆下，然后在精细的手动过程中将其送入供给器模块。此外，箔断裂是供给器区域错误的主要原因，以及是机器停机的原因，这需要操作员进行干预。对于特别小的元件，已经观察到元件对箔的静电粘附。发生这种情况时，元件可能会随箔一起被去除，从而导致元件损失、降低机器产量。处理所去除的箔也有困难，这通常涉及提供专用废物容器，该废物容器占用空间并且需要定期清空该容器。此外，箔是难以回收的废品，因此具有不利的环境影响。类似地，已清空了元件的元件带的区段必须通过切割装置将其与剩余的带分开，并且被馈送到废物处理系统，这又增加了成本、降低了效率。

发明内容

本发明试图避免与使用箔关联的问题。

根据本发明，该目的是通过提供没有箔的元件存储来实现的，其中，通过新形式的带和卷盘提供了元件在带中所需的固持并防止了污染。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将要贴装的元件供给到贴装机内的元件供给系统，所述系统包括：

接收座，其适于接收用于存储多个元件的元件存储卷盘，所述元件存储卷盘包括：

细长带，沿其长度包括内端区域、主区域以及外端区域，所述带具有第一主表面和第二主表面并包括在其中形成的线性阵列的凹坑，所述线性阵列沿所述带的长度延伸，每个凹坑的尺寸被设计为在使用中在其中容纳至少一个元件，且每个凹坑在所述带的第一主表面处具有开口；以及

至少一个元件，其位于所述带的所述主区域内的至少一个凹坑中，

所述带卷绕以形成基本呈圆形的绕圈，所述带的内端区域定位于所述绕圈的径向最内范围，所述带的外端区域定位于所述绕圈的径向最外范围，所述带的主区域定位于所述内端区域和所述外端区域之间，使得所述主区域内的所述带的每个部分的第一主表面直接抵靠所述带的径向相邻部分的第二主表面，从而位于所述主区域内的所述凹坑被所述第二主表面封闭，以及

分离区域，其包括出口通道，所述出口通道的尺寸被设定为在使用中接收所述带的自由端。

根据本发明的第二方面，提供了一种元件仓模块，其包括：第一方面中的元件供给系统，所述接收座在其中接收元件存储卷盘。

根据本发明的第三方面，提供了一种元件供给器，其包括第二方面中的元件仓模块。

根据本发明的第四方面，提供了一种元件供给器，其包括第一方面中的元件供给系统以及靠近出口通道的拾取区，所述拾取区在使用中允许访问与所述拾取区相邻的凹坑。

根据本发明的第五方面，提供了一种贴装机，其包括第一方面中的元件供给系统。

根据本发明的第六方面，提供了一种贴装机，其适于接收第二方面中的元件仓模块。

根据本发明的第七方面，提供了一种贴装机，其适于接收第四方面中的元件供给器。

根据本发明的第八方面，提供了一种将元件供给到贴装机的方法，所述方法包括以下步骤：

a）提供元件存储卷盘，所述元件存储卷盘包括：

细长带，沿其长度包括内端区域、主区域以及外端区域，所述带具有第一主表面和第二主表面并包括在其中形成的线性阵列的凹坑，所述线性阵列沿所述带的长度延伸，每个凹坑的定尺被设计为在使用中在其中容纳至少一个元件，且每个凹坑在所述带的第一主表面处具有开口，所述带卷绕以形成基本呈圆形的绕圈，所述带的内端区域定位于所述绕圈的径向最内范围，所述带的外端区域定位于所述绕圈的最外范围，所述带的主区域定位于所述内端区域和所述外端区域之间，使得所述主区域内的所述带的每个部分的第一主表面直接抵靠所述带的径向相邻部分的第二主表面，从而位于所述主区域内的所述凹坑被所述第二主表面封闭，以及

至少一个元件，其位于所述带的所述主区域内的至少一个凹坑中；

b）将所述元件存储卷盘接收在元件供给系统中；

c）将所述带的自由端引导至出口通道中；

d）从所述出口通道沿供给路径驱动所述带以使所述绕圈退绕；以及

e）从所述供给路径上的拾取区拾取元件。

本发明的其他具体方面和特征在所附权利要求中提出。

附图说明

现在将参考附图（未按比例）描述本发明，其中。

图1以立体图示意性地示出了常规元件带的一部分。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的卷盘的截面侧视图。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的元件供给器的一部分的截面侧视图。

图4示意性地示出了图3的供给器，具有偏置机构的额外细节。

图5示意性地示出了根据本发明另一实施例的元件供给器的分离区域的放大截面侧视图。

图6示意性地示出了根据本发明实施例的仓的截面侧视图。

图7示意性地示出了根据本发明另一实施例的处于断开状态的仓和供给器的截面图。

图8示意性地示出了图7的仓和供给器处于连接状态的截面图。

图9示意性地示出了根据本发明另一实施例的元件带的截面图。

附图标记说明：

1-元件带

2-凹坑

3-箔条带

4-粘合剂

5-孔

10-卷盘

11-元件带

12-凹坑

13-元件

14-带的上表面

15-带的下表面

16-凹坑开口

20-元件供给器

21-线轴芯

22-接收座壁

23-偏置构件

24-分离区域

25-出口通道

26-刀片

27-喷嘴

28-拾取区

29-驱动器

30-轴

31-导轨

32-弹簧

33-线轴侧壁

34-可弹性变形的侧壁

40、60-仓

41-绕线轴

50-贴装机

61-供给器

62-钩件

63-尖部

64-无源轮

65-摩擦轮

66-致动器

67-窗口

81-细长复合带

82-上凹坑层

83-密封下层

84-下表面

85-界面

A-内端区域

B-主区域

C-外端区域

F-偏置力。

具体实施方式

图2中以截面侧视图示出了根据本发明实施例的卷盘。如图所示，卷盘10包括一段卷绕成绕圈的细长元件带11。带11例如可以由与当前可用的带类似的材料形成，诸如柔性塑料材料或纸。带11具有第一主表面和第二主表面，即上表面14和下表面15。如图所示，下表面15是平坦且均匀的。带11具有形成在其中的沿带11的长度延伸的线性阵列的凹坑12，凹坑12例如通过冲压、压制、深拉或模制而形成。每个凹坑12尺寸被设计为在其中容纳至少一个元件13，每个凹坑12在带11的上表面14处具有开口16。与已知的元件带不同，凹坑没有被任何箔或盖所封闭。在该实施例中，带11还沿其长度在凹坑阵列附近包括多个孔（尽管图2中未示出），用于在使用中通过类似于图1所示的已知带的方式与驱动器接合（见下文）。在其他实施例中，如果使用了替代的驱动器件（下文将描述），例如驱动器件使用摩擦辊等夹持该带，则可以省略这种孔。为便于解释，带11可以被认为包括沿其长度的三个相邻区域，即内端区域A、主区域B和外端区域C。

带11卷绕以形成基本呈圆形的绕圈，带11的内端区域A定位于所述绕圈的径向最内范围，带11的外端区域C定位于所述绕圈的径向最外范围，带11的主区域B定位于内端区域A和外端区域C之间。牢固地卷绕带，使得主区域B内的带11的每个部分的上表面14直接抵靠带的径向相邻部分的下表面15。以这种方式，位于主区域B内的凹坑12的开口16被相邻的下表面15封闭。在卷绕之前，元件13被预填充在主区域B内的凹坑12中，在卷绕之后，通过由带11本身的平坦均匀的下表面15所形成的封闭，元件13被固定在这些凹坑12中。优选地，元件不被预填充在内端区域A或外端区域C内的凹坑12中，因为在这些区域中无法可靠地保证足够的封闭。而且，在区域C中，如本领域中通常知晓的，凹坑也可以或可选地保持为空的以便于拼接操作；或者可以将带固定到线轴芯上，在这种情况下，带中任何元件可能在使用中无法到达拾取区（见下文）。

如图所示，卷盘10在没有线轴的情况下被卷绕，在这种情况下，卷绕的卷盘能够随后被装到空的线轴上，然后进一步被拉紧到线轴上，线轴可以是单独的物品，或者永久地定位于元件仓、元件供给器或贴装机（见下文）内。可替代地，在优选实施例中，卷盘10本身可以设置有线轴，使得带11卷绕在线轴的芯上，包括线轴的整个卷盘能够装在元件仓、元件供给器或贴装机（见下文）内。

以多种方式可以防止卷盘10散开。例如，在图2所示的无线轴的实施例中，卷盘10可以用例如粘合带或塑料包膜等（未示出）紧固。在卷盘10中包括线轴的情况下，可以使用类似的紧固技术，或者可以利用夹子或偏置器件将卷盘10的外端压向线轴芯。

图3示意性地示出了根据本发明实施例的元件供给器20的一部分的截面侧视图，元件馈送器20已经装有卷盘10。在可能的情况下，在先前的附图中保留相同的附图标记。元件供给器20适于例如在SMT工艺之前被插入到贴装机50中。

此处，卷盘10插入到元件供给器20内的接收座中，示出了接收座的接收座壁22的一部分。卷盘10安装在线轴上，示出了线轴芯21。应当注意的是，线轴还可以在线轴芯21的每侧包括侧向限制件（未示出）以防止带11的绕圈从线轴掉落，这在本领域中是众所周知的。如前所述，线轴可以包括卷盘10的一部分或者随后被固定---仅出于示例的目的，在图3中以及实际上所有后续附图中，线轴可以理解为形成卷盘10的一部分。为了保持带11内的张力使得凹坑12保持封闭，设置有偏置构件23以用偏置力F经由线轴芯21将卷盘（在这种情况下更确切地说绕圈的中心）朝向定位于接收座的边缘处的分离区域24驱使，这将在下文进行更详细地描述。分离区域24包括出口通道25以及刀片26，出口通道25的尺寸被设计为在使用中接收、优选地紧贴地接收带11的自由端，如图3所示。该刀片26至少部分地限定出口通道25，以及布置成使带11的自由端与绕圈主体分离，以及在使用中将带11的自由端引导至出口通道25中。在一些实施例中，刀片26的位置相对于分离区域24和接收座静态地固定。在其他实施例（未示出）中，刀片26的位置相对于分离区域24和接收座是可移动的，使得其相对于分离区域24“浮动”。通过提供刀片偏置器件（未示出），例如可操作地连接至浮动刀片26的弹簧，可以驱使这种浮动刀片的至少一部分以缩小出口通道25，从而在使用中使出口通道25更紧贴地接纳带11，以及进一步降低元件13从分离区域24附近的凹坑12脱出的可能性。

诸如传统机动销轮或摩擦轮等的驱动器29可操作地接合已经与绕圈分离的一段带11（例如通过与沿带11设置的孔接合），如前所述，驱动器29沿供给路径拉动带11，从卷盘10到分离区域24，沿出口通道25，经过定位于出口通道25附近的拾取区28或窗口。该拉动动作将引起带11的整个绕圈如图3所示逆时针旋转。拾取区28是开放区域，其允许访问与拾取区相邻的凹坑12，由此接触包含在其中的任何元件13。实际上，如本领域所公知的，元件13可以由例如形成贴装机的一部分的真空喷嘴27拾取。

图4示意性地示出了图3的供给器，示出了其偏置机构的额外细节。形成的偏置构件23为插入线轴芯21的中心中的圆柱体。偏置构件23由轴30承载，轴30被导轨31约束为沿在卷盘10的中心与分离区域24之间延伸的路径线性移动。此处的偏置是通过连接在轴30和接收座壁22之间的延伸弹簧32提供的，弹簧32将轴30朝向分离区域24驱使。圆形线轴侧壁33（为清楚起见，图4中仅示出最前面的部分侧壁）也连接至轴30（连接未示出），这防止了带11沿轴向滑离线轴芯21。

该布置仅是示例性的，许多其他形式的合适偏置机构是可行的。例如，偏置机构可以包括电动机或致动器（未示出），其在使用中积极地将卷盘朝向分离区域驱动。

图5示意性地示出了根据本发明另一实施例的元件供给器的分离区域24的放大截面侧视图。如前所述的实施例一样，分离区域包括出口通道25以及刀片26，出口通道25的定尺被设计为接收、优选地紧贴地接收带11的自由端。如前所述，出口通道25部分地由刀片26的底侧限定。在该实施例中，出口通道25至少部分地由形成在接收座壁22中的可弹性变形的侧壁34限定。可弹性变形的侧壁34可以以各种方式形成，例如使用弹性泡沫材料、气穴、弹簧箔等。使用这种可弹性变形的侧壁34有助于使出口通道25具有适应性，从而其能够更好地迎合厚度不均匀的带，或线轴芯21直径可变的情况。与先前的实施例一样，刀片26也可以浮动以进一步提高出口通道25的适应性。

在上述实施例中，通过驱动器将使用中清空的带继续沿供给路径移动以离开元件供给器。清空的带然后可以被送到处置单元，可选地被预先切成小块，如本领域中已知的。但是，由于本发明利用的带没有粘合剂涂层的附着箔，因此可以重复使用该带，这进一步增加了环境效益。

图6示意性地示出了根据本发明这种实施例的仓40的截面侧视图，仓40已经装有卷盘10。仓40适于在SMT工艺之前被插入到贴装机50中。应当注意的是，仓40包含类似于参照图3至图5描述的接收座、分离区域和拾取区。在该实施例中，驱动器29设置在仓40中以在使用中沿供给路径拉动带。仓40包括位于供给路径的末端处的绕线轴41，用于在其上接收带。可以设置线轴驱动器件（未示出）以使绕线轴如图所示旋转，从而使带绕其卷绕。可替代地，绕线轴41可以纯粹通过驱动器29提供的推力旋转。

在另一实施例（未示出）中，可以通过直接驱动绕线轴41来实现沿供给路径驱动带。在这种情况下，重要的是要注意，随着卷绕的进行，卷绕将需要补偿线轴和线轴上的带的可变半径，因此驱动机构必须设置有合适的齿轮机构或致动距离可调的电动机，例如节距可调的步进电机。

应当注意的是，元件供给器也可以适于包括这种绕线轴机构。

在替代实施例中，用于沿供给路径移动带的驱动机构的至少一部分可以设置在仓的外部，与仓分离。例如，销轮或摩擦辊等及关联的致动器可以定位于馈送器内或贴装机内，或者可替代地，致动器可以设置在馈送器或贴装机内，而销轮或摩擦辊可以定位于仓内。图7和图8示意性地示出了显示这种分布式系统的实施例，图7示出了与供给器61断开连接的无源仓60，而图8示出了无源仓60可操作地连接至供给器61。此处，使用术语“无源仓”意味着无源仓60不包括任何驱动器件，诸如电动机、气动致动器等。无源仓60与图6所示的仓40共享许多特征，例如，卷盘10是经由拾取区28将元件带馈送到绕线轴41上，其分离机构基本如参照图3至图5所描述的。在该实施例中，在使用中，带被沿供给路径馈送，随后经过28，经过位于无源仓60的外部壳体中的窗口67附近的无源轮64，使得带被定位于无源轮64和窗口67之间。仓壳体在仓的具有窗口67的一侧还设置有从无源仓60向外突出的钩件62。钩件62尺寸被设定为接合从供给器61向外伸出的相应尖部63（如图8中最清楚地示出的），使得无源仓60和供给器61能够在使用期间相邻地固持。供给器61包括摩擦轮65，此处为用于增强摩擦的齿轮，在使用中，该摩擦轮65由电动机或可电驱动的旋转致动器66驱动，在这种情况下是通过皮带和皮带轮机构驱动的。尤其参考图8，当无源仓60和供给器61连接时，摩擦轮65穿过窗口67部分地突出并将带推靠至无源轮64，从而将带约束在两个轮64、65之间。应注意到的是，通过在使用中将接合钩62和尖部63置于摩擦轮65上方，无源仓60的重量起到将带推靠至摩擦轮65的作用。如此接合时，通过操作旋转致动器66，带11沿其供给路径从卷盘10移动到绕线轴41。

当然，其他实施例也是可行的，例如省略皮带和皮带轮机构，或者用齿轮传动装置等代替。类似地，使用钩件和尖部作为接合机构不是必不可少的，有诸多方法可以实现所需的机械联接，这对本领域技术人员来说是显而易见。此外，可以使用两个摩擦轮，代替使用无源轮和带齿摩擦轮。

图9中示意性地示出了本发明的另一实施例，为卷绕以形成卷盘时沿元件带的长度的放大截面图，示出了带的两个邻接范围。在该实施例中，为了改善带的元件凹坑的密封，设置了层状构造的细长复合带81，其中，第二主表面即下表面84由结构相似的（conformal）密封下层83限定，密封下层83包括柔性且可弹性变形的材料，诸如塑料材料、泡沫塑料材料等。该密封下层83可被固定到上凹坑层82的下侧，上凹坑层82即是包括线性阵列的凹坑的层，例如其可以方便地具有与图2所示的带11相似的构造。该固定形成了界面85，其中可以使用粘合剂薄层永久地连接密封下层83和上凹坑层82。在这样的实施例中，当卷绕时，主区域内的细长复合带81的每个部分的第一主表面即上表面14将直接抵靠带的径向相邻部分的第二主表面或下表面84（在该情况下位于密封下层83处），使得定位于主区域内的凹坑12被密封下层83处的所述下表面84封闭，以防止元件13离开。密封下层83的可弹性变形性质将用作抵消卷绕细长复合带81或密封这种带的凹坑12时的缺陷，还可以降低容置卷盘所需的张紧量。

上述实施例仅是示例性的，本发明范围内的其他可行性和替代方案对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims

1.一种用于将要贴装的元件供给到贴装机内的元件供给系统，包括：

至少一个元件，其位于所述带的所述主区域内的至少一个凹坑中，其中，

2.根据权利要求1所述的元件供给系统，其中，所述细长带为复合构造，包括弹性可变形材料层，所述弹性可变形材料层限定了附接到包括线性阵列凹坑的层上的第二主表面。

3.根据权利要求1所述的元件供给系统，包括在使用中将所述卷盘偏向所述分离区域的偏置机构。

4.根据权利要求3所述的元件供给系统，其中，所述偏置机构包括弹簧。

5.根据权利要求3所述的元件供给系统，其中，所述偏置机构包括电动机。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的元件供给系统，其中，所述分离区域包括至少部分地限定所述出口通道的刀片，被布置为将所述带的自由端从所述绕圈分离以及在使用中将所述带的自由端引导至所述出口通道中。

7.根据权利要求6所述的元件供给系统，其中，所述刀片的位置相对于所述分离区域静态地固定。

8.根据权利要求6所述的元件供给系统，其中，所述刀片的位置相对于所述分离区域是可移动的。

9.根据权利要求6所述的元件供给系统，其中，所述出口通道至少部分地由可弹性变形的侧壁限定。

10.根据权利要求1所述的元件供给系统，包括驱动器，所述驱动器用于在使用中接合已经与所述绕圈分离的一段带并沿供给路径拉动所述带。

11.根据权利要求10所述的元件供给系统，包括位于所述供给路径的末端的绕线轴，用于在其上接收所述带。

12.一种元件仓模块，包括根据权利要求1所述的元件供给系统，所述接收座在其中接收元件存储卷盘。

13.一种元件供给器，包括根据权利要求12所述的元件仓模块。

14.一种元件供给器，包括根据权利要求1所述的元件供给系统以及位于所述出口通道附近的拾取区，所述拾取区在使用中允许访问与所述拾取区相邻的凹坑。

15.根据权利要求14所述的元件供给器，所述接收座在其中接收元件存储卷盘。

16.一种贴装机，包括根据权利要求1至11中任一项所述的元件供给系统。

17.一种贴装机，适于接收根据权利要求12所述的元件仓模块。

18.一种贴装机，适于接收根据权利要求15所述的元件供给器。

19.一种将元件供给到贴装机的方法，包括以下步骤：

a）提供元件存储卷盘，所述元件存储卷盘包括：

细长带，沿其长度包括内端区域、主区域以及外端区域，所述带具有第一主表面和第二主表面并包括在其中形成的线性阵列的凹坑，所述线性阵列沿所述带的长度延伸，每个凹坑的尺寸被设计为在使用中在其中容纳至少一个元件，且每个凹坑在所述带的第一主表面处具有开口，所述带卷绕以形成基本呈圆形的绕圈，所述带的内端区域定位于所述绕圈的径向最内范围，所述带的外端区域定位于所述绕圈的径向最外范围，所述带的主区域定位于所述内端区域和所述外端区域之间，使得所述主区域内的所述带的每个部分的第一主表面直接抵靠所述带的径向相邻部分的第二主表面，从而位于所述主区域内的所述凹坑被所述第二主表面封闭，以及

b）将所述元件存储卷盘接收在元件供给系统中；

c）将所述带的自由端引导至出口通道中；

d）从所述出口通道沿供给路径驱动所述带以使绕圈退绕；以及

e）从所述供给路径上的拾取区拾取所述元件。